自动控制在污水处理中的应用.doc

1、1自动控制在污水处理中的应用【摘要】污水处理一直是环境中的一个头疼的问题，在环境问题尤为突出的今天，如果做好污水处理工作迫在眉睫，文章对自动控制在污水处理中的应用进行探讨，具有一定的借鉴意义。 【关键词】自动控制；污水处理；应用 中图分类号：U664.9+2 文献标识码： A 前言 文章对城市污水处理现状和污水处理自动控制系统组成进行了介绍，对自动化仪表在污水处理中的应用进行了阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对自动控制在污水处理中的发展方向进行了探讨。 二、城市污水处理现状分析 近年来，国内外均有学者对污水处理自动控制工艺进行研究，以寻求更精确、更可靠的方法实施自动控制和智能

2、控制。例如，在同步硝化/反硝化的生物滤池中引入了实时曝气控制，建立了基于 DO 在线监测的反馈控制和基于氨氮和 DO 在线监测的串联控制。与传统硝化反硝化曝气生物滤池（BAF）相比，采用实时曝气控制的生物滤池在达到相同处理效果（出水 TN20mg/L）时，曝气量低于传统方法的 50%。 又如，在国外已有的时间和流量程序控制的基础上，我国科研人员提出一种 SBR法有机物浓度控制，使控制过程更定量化和精密化。工业废水的水质变化很大，当进水有机物浓度高时，为使出2水水质达标，应适当增加反应时间使运行更可靠；而当进水有机物浓度低时以减少反应时间以节省运行费用。 通过以上对污水处理研究成果的分析，我们可

3、以看出：合理数学模型的建立严重制约着传统污水处理技术的发展。并且建模必须遵循一些比较苛刻的线性化假设，然而实际污水处理系统由于存在复杂性、非线性、时变性、不确定性和不完全性等，因此采用传统控制理论建立的污水处理自动控制系统在实际工程应用上存在出水水质波动较大等问题。 三、污水处理自动控制系统组成 整个自动化控制系统按参与生产程度级别划分为中央控制室、现场控制站、现场控制操作箱 3 个级别，整个系统控制权限由中央控制室(操作员)进行管理。 上位工控机上安装力控软件开发上位机监控界面,主要完成温度、压力、流量、液位等运行参数的监视、故障报警、报表打印、电气远程启停、参数设置、趋势分析等。主要界面包

4、括系统总貌画面、报警总貌画面、参数设定画面、分段显示画面、时间参数时势趋势画面、历史记录画面，整个系统界面直观、操作方便。 分布在现场的仪表采集生产过程中的主要参数及设备运行状态，送入相关的 PLC 输入模块。各现场控制站的 PLC 将采集的数据经过逻辑运算处理后传给上位机，并接收上位机的指令对现场设备进行远程控制，上位机是系统的核心部分，完成对污水处理过程各部分的管理和控制,并实现厂级办公自动化，它的人机接口是整个控制系统与外部信息交换的界面。上位机的各台计算机具有相互通讯的功能,实现数据交换或共享。 下位机采用具有 PID 调节功能的可编程控制器(PLC)。下位机是实现系统功能的关键,主要

5、的功能是接受上位机设置的参数或命令,实现3对现场的实时数据采集、实时判断决策及实时控制,并将现场状态传送给上位机。它在直接实现开关量控制的同时,还可通过 A/D 转换器采集现场测定仪表(由传感器和变送器共同组成)输入的 4-20mA 标准信号,经 A/D转换后,进行数字 PID 调节运算,然后输出信号,以控制各相应的执行设备(如变频器、电机、调节阀等)。 通讯网络的主要功能是连接上位机、下位机及现场设备，实现这三大部分之间的相互通讯。通过合理的网络将上位工控机和 PLC、PLC 控制模块和 IO 模块、IO 模块和现场设备有机的连接起来，实现三者的数据通信是实现管理和控制的关键。当前适用于工业

6、应用的网络主要有 DCS 局域网、工业以太网和现场总线。 四、自动化仪表在污水处理中的应用 1. 格栅自动控制系统 根据水位差测量仪检测的格栅前后水位差阈值自动控制机械格栅的运行。当机械格栅停止运行的时间超过设定值时，系统转由时间控制，自动启动机械格栅。PLC 系统还将按软件程序自动控制栅渣输送机、机械格栅的顺序启动、运行、停车以及安全联锁保护。水位差设定值，格栅的运行时间及格栅运行周期可调。3.2 水泵自动控制 在泵池设超声波液位仪表，根据水位测量仪测得的泵房水位值自动控制多台水泵的启停运行。当泵房水位高至某一设定的水位值时，PLC 系统将按软件程序自动增加水泵的运行台数；相反，当泵房水位降

7、至某一设定的水位值时，PLC 系统将按软件程序自动减少水泵的运行台数。同时，系统累积各个水泵的运行时间，自动轮换水泵，保证各水泵累积运行时间基本相等，使其保持最佳运行状态。当水位降至干运转水位时，自动控制全部水泵停止运行。在监控管理系统和就地控制系统的操作面板上4可以设定水位值。 2.沉砂池自动控制 沉砂池的设备自成系统，随设备所带的就地控制箱将带有启动时序和停止时序，以及安全保护程序，自动控制整套沉砂池设备的运行。PLC 系统将采集沉砂池全部设备的运行状态，上位监控管理计算机也可远控整套沉砂池设备的启动/停止。 3.水泵控制系统 水泵的控制系统中，根据水泵的运行时间，来设定成自动将水泵换为备

8、用泵、启动泵。在此系统中，可预设水泵的开泵顺序，如果一台不够，另一台会及时启动。这样能够根据污水处理厂外的水量，及时、准确的对水泵的运行状态进行调整，从而差轻设备的运转，同时也能减少工作者的劳动量。 4.沉砂池控制系统 沉砂池控制系统，包括闸门、吸砂泵、浆叶分离机、砂水分离器等设备。在各个设备之间，存在着一定的连锁关系，当接到启动的命令后，浆叶分离机先进行运转，在其运转的过程中，吸砂泵将按设定的程序，自动定时启停，在此同时砂泵、砂水分离器同时启动，进而延迟停机的时间。 5.污泥浓缩自动控制 污泥浓缩机系统控制采用时间控制和手动控制。该系统中设备的启动顺序依次为输送机、浓缩机、加药泵、进泥泵、污

9、泥切割机，停止顺序与之相反。当药液制备段的溶液罐的液位低，进泥泵的进泥流量低、系统中任何一台设备发生故障时，系统停止运行。采用污泥流量比例投加絮凝剂，通过监控管理系统和现场控制系统的操作屏，可以设定每天允许的运行次数及每次运行的时间。 6.污泥脱水自动控制 污泥脱水过程按污泥脱水系统自身 PLC 预先编制的程序控制运行。污泥脱水的程序控制采用时间控制和手动控制。系统设计带有启动时序和停止时序，以及安全保护程序。在药液已制备完成的前提下，设备的5启动次序依次为倾斜式输送机、水平式输送机、浓缩脱水一体机、加药泵、进泥泵，停止顺序与之相反。上位监控管理计算机可远程监测污泥脱水系统全部设备的运行状态和

10、故障报警，但不可远程控制污泥脱水系统的开停。 五、自动控制在污水处理中的发展方向所谓的自动控制，其发展的方向就是智能控制。智能控制是把人的思维过程，进行模型化，使用的是除了数学式以外的方法，其利用的是智能的计算机模仿人的科学。智能控制解决的问题，都是难以用传统方法去解决的，复杂的系统控制问题。其主要分为模糊、精神、专家控制几个分支。污水厂自动化控制的很多难题，都被智能控制有效地解决了。在汗水处理的过程中，智能控制中的模糊控制，能够起到很好的控制目的；智能控制能够减少或避免，因不确定因素或是外界干扰而引起的故障，避免不必要的经济损失。 六、结束语 自动化控制是污水处理更加快速、安全，并减少了其中错误的发展，对于污水处理的发展具有重要意义。但是其中还有一些问题需要改进，我们应该引起重视。 参考文献1 牛学义污水处理厂控制系统的特点J给水排水，2011，26（6）.2李日清PLC 在生活污水处理系统中的应用，2010（18） 3王力骞;高乐;王嘉骏 自动控制在污水处理系统中的应用及优化期刊论文-工业安全与环保 2011(07)